[发明专利]具有大电流快速充放电性能的圆柱型2000mAh锂离子动力电池

说明书

【技术领域】

本发明涉及的是圆柱体18650-2000mAh电动工具用锂离子动力电池及其制造方法，具有大电流充放电循环的特征。属于锂离子二次电池技术领域。该电池包含正极片、负极片、隔膜、电解液及电池外壳，正极片由铝箔涂覆正极浆料构成，负极片由铜箔涂覆负极浆料构成，隔膜为具有微孔的聚丙烯或聚乙烯或三层聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合薄膜，电池外壳由不锈钢壳体和盖帽组成。电池外形为圆柱体，圆柱直径18mm，高65mm，电池极组为缠绕型电极组件。

【背景技术】

中国是世界电动工具的制造基地，中国的电动工具市场对动力电池的需求巨大，以前电动工具主要配套镉镍电池，2005年中国发改委发布文件明确限制镉镍电池，鼓励发展锂离子电池和氢镍电池，目前锂离子电池的市场份额增长迅速。高容量、高功率、低成本成为未来动力电池发展的主要方向。电动工具一般使用圆柱形18650电池，即电池直径18mm，高65mm，容量为1300mAh左右。随着用户使用要求的不断提高，迫切需要更高容量的、能够进行大电流快速充放电的动力电池以满足市场。

正负极材料及电解液、工艺配方上的差异可使电池有明显不同的性能。目前市场上的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂(LiCoO₂)、锰酸锂(LiMn₂O₄)、三元材料(Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂)及磷酸亚铁锂(LiFePO₄)。三元材料电池因其综合性能优越，正不断广泛地应用于电动工具用锂离子动力电池中。圆柱18650动力型电池容量从1300mAh提高至2000mAh，一方面需要大幅提高电池的体积比能量，另一方面为了满足大电流安全充电，缩短充电时间和节约保护板成本，需要尽量降低电池内阻，稳定电池容量衰减行为。这就需要对电池材料的选择、电池工艺参数、电极配方及结构方面作较大调整。

【发明内容】

正极中采用混合活性材料，发现对18650-2000mAh圆柱型电动工具用锂离子动力电池快速充电性能有明显的改善作用，该电池容量不低于2000mAh，可实现快速充电(10A或5C倍率)，大电流放电(10C)，充放电效率高，循环性能优越。

本发明提供的锂离子动力电池包括负极片、隔膜、电解液及电池外壳，正极片浆料中除了镍钴锰酸锂84％-97％、粘结剂1％-5％，复合导电剂1％-4％外，还混合有0-15％改性的尖晶石锰酸锂材料。

混合正极活性物质为镍钴锰酸锂三元材料(NMC532，或NMC442)、加上尖晶石结构的改性锰酸锂，粘结剂为PVDF的NMP溶剂，导电剂为Super-P和KS6的混合物。

本发明提供的圆柱18650-2000mAh专业型电动工具用锂离子动力电池正极制造方法，包括以下步骤：

(1)将混合正极活性物质和导电剂加入溶有聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液中混合搅拌均匀，制成正极浆料；

(2)将正极浆料涂覆在16μm厚的金属铝箔上，在80-110℃的温度下烘干；

(3)将烘干的正极辊压、分条，制成特定尺寸的带极耳的正极片；

本发明与传统工艺相比的有益效果是：本发明制造的锂离子动力电池具有较低的电池内阻，放电容量不低于2000mAh，可以实现10A(5C)快速充电，20A(10C)放电循环，放电效率高，循环性能优越。此外，在循环过程中，10A恒流充电占总充电电量的效率也得到改善，全面缩短充电时间。

【附图说明】

图1为本发明制作电池的工艺流程示意图。

图2为本发明制成的实施例1、2和对比例1电池进行10A充电20A放电200次的循环曲线。

图3为本发明制成的实施例1、2和对比例1电池，10A恒流充电占总的充电(10A恒流充电至4.2V，恒压充电至50mA截止)百分比，即恒流充电效率。

【具体实施方式】

以下列举具体实施例对本发明进行说明。

对比例1：